架空輸電線路新型運檢模式的分析與探討

國宇，王浩之，王昱翔，黃濤，陳顯達，劉曉晶

（國網濟南供電公司，山東 濟南 250000）

隨著無人機技術的廣泛應用[1]，架空輸電線路運檢的生產力、生產關系和人員結構匹配度發(fā)生了明顯的變化，傳統(tǒng)的運檢模式已經不能滿足目前的防護需求[2]。據(jù)統(tǒng)計，自2015 年以來山東某市單體10 000 m2以上的建筑工地數(shù)量明顯增加，截至目前，2021 年已開工數(shù)量較2015 年相比增加約1 倍，架空輸電線路線下及保護內危險點和隱患點數(shù)量也呈現(xiàn)翻倍增長的態(tài)勢，防護壓力持續(xù)加大，導致運檢人員對輸電通道感知的迫切程度與通道影像時效之間的矛盾越來越突出。受制于運檢人員數(shù)量限制，面對翻倍增長的危險點和隱患點，輸電線路通道環(huán)境信息已無法實時更新，部分核心信息通道環(huán)境狀況已開始依賴于屬地單位和護線人員。作為架空輸電線路運檢的責任單位，通道環(huán)境變化將給線路運行帶來較大風險，因此需準確理解“變”在整個運檢體系中的作用，“變”會帶來新的隱患、新的風險，所以在有限的人員和時間內，需在通道環(huán)境的“不變”中打牢基礎，在“變”中探索前進，在信息時效不對稱中尋找平衡點，才能確保架空輸電線路的安全穩(wěn)定運行。

1 運檢現(xiàn)狀分析

目前架空輸電線路運檢模式正處在“兩個替代”的轉型期[3]，即以視頻監(jiān)控代替人工進行通道巡視，以無人機代替人工進行本體巡視，這導致人員結構與承載力均發(fā)生較大變化，結構性缺員嚴重，兩極分化十分明顯，具有視頻監(jiān)控輪巡及無人機專業(yè)技能的人才匱乏。因此，目前的運檢模式可分為3 個層面：第一層面是在視頻監(jiān)控還未廣泛具備語音同傳功能的情況下，只能調動一切力量進行線路巡視，嚴格落實20 min響應圈，盡快控制、消除機械施工與異物搭掛隱患[4]；第二層面是為進一步控制現(xiàn)場，降低機械施工突發(fā)率，牢牢抓住施工前期的有利窗口，采取了現(xiàn)場勘查、安全對接、隱患告知和施工報備等管控手段，基本有效地掌控住了現(xiàn)場，外破故障數(shù)量趨于穩(wěn)定，機械施工突發(fā)率明顯降低，線路運檢取得明顯成效；第三層面是進一步動態(tài)分析通道環(huán)境風險，科學評價輸電通道健康狀況，開展更深層次的通道分析和故障預想，進行通道隱患的前瞻性排查與治理，化被動為主動，實現(xiàn)架空輸電線路的零跳閘。但要實現(xiàn)第三層面的運檢目標，就要對通道巡視的雙時效性提出更高的要求。雙時效性即：第一時效性是以無人機穿線巡檢為主上午巡檢、下午巡檢的數(shù)據(jù)，縮短巡檢過程與結果的實效性；第二時效性是以月為周期進行無人機穿線巡檢與通道分析，縮短周期實效性。

2 新型運檢模式構建

近年來，互聯(lián)網、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等技術加速創(chuàng)新，日益融入經濟社會發(fā)展各領域全過程，科學技術的發(fā)展速度之快、輻射范圍之廣、影響程度之深前所未有，正在成為產業(yè)變革的關鍵力量。進入新的時代，要實現(xiàn)架空輸電線路運檢的產業(yè)變革，還需要一套完整的科學理論體系，還需打造一個全新的運檢模式，解決傳統(tǒng)運檢模式的弊端，這也是智慧線路轉型的意義所在[5]，具體新型運檢模式由以下4 個要素組成：每日視頻監(jiān)拍輪巡（突出地位）、每周屬地/護線通道輪巡（輔助地位）、每月無人機穿線飛行輪巡（核心地位）、每年無人機本體巡檢輪巡（保障地位）。

2.1 每日視頻監(jiān)拍輪巡

在新型運檢模式中，將視頻監(jiān)拍輪巡放在最突出的位置，視頻監(jiān)拍的應用已徹底改變了傳統(tǒng)輸電線路通道的巡檢模式，已基本實現(xiàn)人工通道巡視替代。通道巡視效率也由傳統(tǒng)人工的一天一巡提升至現(xiàn)在的15 min 一拍，巡視效率提升約50 倍。因此在新型運檢模式中應充分認識視頻監(jiān)拍的重要性，這是外破發(fā)生前最后的保障，雖然在視頻監(jiān)拍數(shù)據(jù)上已進行了很多科學的分析和指導，形成了輔助決策系統(tǒng)，對輸電運檢提供了很多幫助，但在底層架構上還有很多問題需要治理，視頻監(jiān)控底層數(shù)據(jù)還存在諸多問題，在外破故障中因監(jiān)控盲區(qū)而喪失主動權事件記憶猶新，因此還需要每日監(jiān)控治理與監(jiān)控輪巡放在最突出的位置，具體內容如下：①對視頻監(jiān)拍設備樹進行格式統(tǒng)一、形式編號，完善同桿并架標識，逐條逐線梳理。②設備在線狀態(tài)治理。隨著監(jiān)控設備的擴容和投運時間增加，部分設備已不能按時工作，需評價設備運行工況。③充分發(fā)揮設備主人制，每日開展2 次設備主人的視頻監(jiān)拍輪巡，對地跨區(qū)段、固定隱患場所、監(jiān)拍預警區(qū)段進行視頻監(jiān)拍特巡，分析實時風險，進行階段風險評估，有效開展護線人員調度。

2.2 每周屬地/護線通道輪巡

在新型運檢模式中，將屬地/護線通道巡視放在輔助位置，幫助運檢人員對輸電通道進行巡視，并提供一定的數(shù)據(jù)支撐。目前利用移動巡檢技術已經有效地監(jiān)督了屬地/護線的巡視情況，但也存在流于形式的問題，屬地/護線是通道防護的生命線，也是20 min 快速響應圈的主角，為更好地檢查巡視質量，為通道分析提供有效的信息流，每周應要求屬地/護線報送標準化照片，為通道的決策分析提供更為豐富的圖像資料，具體內容如下：①每周按要求報送護線通道及本體標準化照片，定期更改巡視次序，確保通道及本體拍攝的角度與新鮮度，起初可按月度執(zhí)行，逐漸按層級縮短周期，直至達到良性動態(tài)平衡；②設定圖像資料管理的第一責任人為設備主人，負責每周開展通道隱患及設備本體顯性缺陷的分析診斷，并提出下一周期拍攝重點及位置，重復夯實設備主人制度。

2.3 每月無人機穿線飛行輪巡

在新型運檢模式中，將無人機穿線飛行放在核心位置，隨著無人機的廣泛應用，其獨特的視角和高效的巡檢效率已讓輸電運檢煥然一新。輸電運檢的核心是培養(yǎng)運檢人員對輸電通道的持續(xù)感知能力，只有找到一個快速、高效、例行、低成本的通道巡檢方式，才能進一步規(guī)避風險，主動出擊，而利用無人機進行日常巡檢，恰恰滿足這個條件，具體內容如下：①每日開展固定線路穿線飛行，按月度周期依次執(zhí)行，實現(xiàn)近距離對樹木、異物、鳥巢、堆物、易燃易爆物品等的排查，護線員到崗到位檢查，完成桿塔基礎、拉線、桿號、監(jiān)控、防鳥刺、桿塔銹蝕等顯性缺陷的核查，并對固定隱患場所（重癥區(qū)段）進行全面拉網，對輸電通道進行全面評估；②開展穿線飛行中的自主飛行，與通道、本體巡檢相結合，多點采集通道影像，充分解放人力，降低無人機對運檢人員的配適度[6]。

2.4 每年無人機本體巡檢輪巡

在新型運檢模式中，將無人機本體巡檢放在保障位置，確保設備本體安全是輸電線路巡檢的首要任務，也是確保輸電通道穩(wěn)定運行最關鍵的因素。隨著線路數(shù)量的不斷增長，設備投運時間的不斷增加，設備本體巡檢量持續(xù)增大，以往利用望遠鏡、登桿的方式排查輸電桿塔缺陷已無法達到目前的巡檢要求。因此，必須使用新技術進行代替，具體內容如下：①利用無人機周期性進行輸電桿塔本體巡檢，按照無人機本體巡檢的技術路線和指標，采用無人機自主飛行的方式，實現(xiàn)輸電運檢的新老交替第二次飛躍，每月按計劃完成無人機本體巡檢，人工專業(yè)巡視進行輔助支撐。②充分發(fā)揮設備主人作用，提高設備主人分析設備本體缺陷的水平和能力，樹立“主人翁”意識，保證設備本體安全。同時，積極研發(fā)設備本體缺陷的智能識別，逐步降低人工判圖量，進一步解放人力。

新型運檢模式流程如圖1 所示。

圖1 新型運檢模式流程圖

通過這種模式，視頻監(jiān)控、屬地/護線、無人機穿線飛行、無人機本體巡檢都可以源源不斷地提供輸電線路現(xiàn)場運行信息，經過運行單位的整理派發(fā)，現(xiàn)場信息會發(fā)送至相應專責手中進行設備缺陷梳理和通道隱患分析，梳理分析的結果可以直接派發(fā)至一線運行人員手中，按計劃進行缺陷消除和隱患治理。通過這種閉環(huán)的處理方式，不僅可以打造一個底層能夠持續(xù)輪動的數(shù)據(jù)源，不斷感知輸電通道環(huán)境狀態(tài)及本體健康狀況，還可以實現(xiàn)隱患臺賬的動態(tài)更新與前后信息的對稱統(tǒng)一，確保輸電線路可控、能控、在控。

3 運檢模式成效分析

架空輸電線路故障跳閘數(shù)量是評價輸電線路運檢工作的關鍵指標，因此在本次運檢模式成效分析中，重點以該指標作為衡量標準。下面以山東某地市架空輸電線路運檢工作為例，檢驗該運行模式的成效。該地市自2010 年以來的輸電線路故障跳閘趨勢圖如圖2所示。

圖2 線路跳閘故障數(shù)據(jù)統(tǒng)計圖

從圖2 中可以看出，自2010 年以來，隨著城市的發(fā)展與建設項目的增加，架空輸電線路的故障跳閘率居高不下，故障跳閘次數(shù)從2010 年的13 次逐步增加至2016 年的25 次，故障跳閘數(shù)量增加92.31%。針對故障跳閘次數(shù)不斷增加的情況，2017 年起該地市有針對性地采取了鳥害治理、防雷治理、施工報備等有力措施，有效地控制住了故障跳閘持續(xù)增加的不良勢頭，故障跳閘數(shù)量開始逐年減少，但仍面臨較大的運檢壓力[7]。如圖2 中所示，到2019 年故障跳閘次數(shù)又發(fā)生明顯的反彈，主要問題體現(xiàn)在架空輸電線路里程不斷增加與人員結構性短缺的矛盾越來越突出，運檢人員對輸電通道感知的迫切程度與通道影像更新周期長的矛盾越來越明顯。為解決以上問題，遏制故障跳閘的反彈勢頭，持續(xù)降低故障跳閘率，2020 年起該地市率先實踐了本文所述的新型運檢模式，引進了視頻監(jiān)拍、無人機、屬地/護線等多種感知通道狀況的信息維度，經過1 年以來的運行與實踐，2020 年的故障跳閘數(shù)量再次開始拐頭向下，工作人員對現(xiàn)場的感知和管控力度不斷增加，輸電線路現(xiàn)場狀況趨于穩(wěn)定，故障跳閘次數(shù)從2019 年的20 次下降至2020 年的12 次，降幅同比下降40%，新型運檢模式成效顯著。

4 結語

本文在充分分析現(xiàn)有架空輸電線路運檢模式、通道運行狀況及存在的問題與矛盾的基礎上，以架空輸電線路信息源為切入點，通過視頻監(jiān)控、屬地/護線管理、穿線飛行、本體巡檢4 個方面構建了新型架空輸電線路運檢模式，實現(xiàn)了對輸電通道環(huán)境及設備本體的持續(xù)感知，增加了架空輸電線路狀態(tài)評估的可靠性與準確度，有效避免了樹障、機械、鳥害等隱患而導致的故障跳閘，并通過山東某地市的實際運檢實踐，證明該運檢模式具備了一定的先進性與故障預見性，可有效降低所轄架空輸電線路的故障跳閘率，保證城市電網的持續(xù)穩(wěn)定運行。